GENERATORE MESSO A TERRA CON TRASFOMATORE PRIMARIO FUNZIONAMENTO CON AVVIATORE STATICO

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Edmondo Pala
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1 GENERATORE MESSO A TERRA CON TRASFOMATORE PRIMARIO FUNZIONAMENTO CON AVVIATORE STATICO Durante il funzionamento in fase di avviamento, il turbogas è alimentato da un avviatore statico; lo schema di funzionamento è rappresentato dalla figura seguente. Abbiamo riportato il diagramma tensione / frequenza ai morsetti del generatore fino al momento dell`accensione del motore primo. V 15 kv 3 kv AVVIAMENTO TURBINA 10 Hz 50 Hz f Dopo un primo tratto iniziale, non appena la tensione di macchina è sufficiente a sincronizzare lo stadio di uscita dell avviatore statico, il generatore funziona da sincrono a flusso costante fino al raggiungimento della tensione nominale dell avviatore. Da questo momento il processo diventa a tensione costante fino a quando il motore primo è in grado di accendersi e trascinare il generatore. I possibili guasti durante il ciclo di avviamento sono i seguenti: Guasto bifase o trifase all interno del generatore Guasto bifase o trifase sul montante Guasto a terra lato generatore Guasto sistema regolazione tensione Guasto sistema regolazione tensione Facciamo notare che l avviatore statico rappresenta un generatore con tensione di cortocircuito molto prossima ad 1 p.u.. Il contributo al guasto dell avviatore in caso di guasto polifase non è significativo.

V 15 kv 3 kv AVVIAMENTO TURBINA 10 Hz 50 Hz f Dopo un primo tratto iniziale, non appena la tensione di macchina è sufficiente a sincronizzare lo stadio di uscita dell avviatore statico, il generatore

2 Il contributo al guasto del generatore in caso di guasto polifase è elevato perché se anche la tensione è ridotta, sono ridotte anche le reattanze della macchina a causa della bassa frequenza. Le principali protezioni chiamate ad intervenire durante la fase di avviamento in relazione ad i guasti più importanti, sono le seguenti Guasto bifase o trifase all interno del generatore Attiva 87G Guasto bifase o trifase sul montante Attiva 51AVV Guasto a terra lato generatore Attiva 64S 100% Guasto sistema regolazione tensione Attiva 59/81 Guasto sistema regolazione tensione Attiva 59AVV SFC 59 AVV G 87G 51 AVV 64 DC Alcune di queste funzioni, come ad esempio la protezione di masiima tensione in avviamento o la protezione contro i guasti a terra nel ramo continua dell`avviatore statico, sono difficili da realizzarsi con le unità a microprocessore in cui sono implementate le protezioni del montante e vengono tutt`ora realizzate con relè statici di tipo tradizionale. Per la protezione di massima tensione in avviamento rimandiamo alla documentazione del dispositivo di protezione RUX155. Di seguito descriviamo il dispositivo 64DC.

Guasto bifase o trifase sul montante Attiva 51AVV Guasto a terra lato generatore Attiva 64S 100% Guasto sistema regolazione tensione Attiva 59/81 Guasto sistema regolazione tensione Attiva 59AVV SFC

3 Generatore messo a terra con Trasformatore Primario Dobbiamo far notare che la componente continua generata in caso di guasto a terra sul ramo continua dell avviatore statico condiziona il funzionamento di tutto il montante generatore. Ricordiamo infatti che il tipico montante di macchina standard usato in Italia ha il centro stella del generatore messo a con un trasformatore di potenza sul cui secondario è collegata la resistenza di messa a terra. I trasformatori di tensione (TV) del montante sono solitamente collegati a stella con neutro lato primario ovviamente a terra. Tali elementi che normalmente alle frequenze nominali rappresentano percorsi verso terra ad elevata impedenza, in caso di componente continua possono dare luogo a correnti di guasto più elevate ma difficilmente valutabili a priori. Se il sistema primario lato generatore è messo a terra con reattanze, come ad esempio con trasformatore di terra primario, la tensione di spostamento del centro stella dell avviatore può risultare molto ridotta e fortemente dipendente dalla resistenza di guasto SFC 59 AVV G 87G 51 AVV 64 AVV LEM

Ricordiamo infatti che il tipico montante di macchina standard usato in Italia ha il centro stella del generatore messo a con un trasformatore di potenza sul cui secondario è collegata la resistenza

4 Protezione 64 DC Anziché misurare la componente in corrente continua della tensione di guasto, fortemente variabile perché influenzata dal rapporto tra la resistenza di guasto e le impedenze di messa a terra del montante generatore viste dalla componente continua, si può ricorrere alla misura della corrente di circolazione sulla messa a terra. Tale schema permette inoltre di realizzare sensibilità più spinte e di essere largamente indipendente dal valore della resistenza di guasto. La soluzione prevista per la terra lato continua avviatore comporta quindi in definitiva i seguenti componenti: Trasduttore di misura tipo LEM e suo stadio di alimentazione per la misura della corrente sul centro stella del generatore. Soglia di massima corrente con limite di intervento a 4 A primari. Il vantaggio della soluzione proposta è quello di non interferire con il collegamento a terra del generatore e tanto meno sulla protezione di terra dello statore che su macchine di tale importanza è generalmente un terra statore 100% basato su un sistema ad iniezione di una frequenza sub-armonica (12,5 Hz per ABB REG_16). Nella soluzione pratica le tre funzioni di protezione 51 Avviamento, 59 Avviamento possono essere raggruppate in un unico contenitore attivabile soltanto al momento dellàvviamento dellùnità. La protezione contro i guasti a terra sul lato continua avviatore è vista in questo caso come una protezione del trasformatore di messa a terra contro la circolazione della componente continua in caso di guasto sullàvviatore. Dovrà essere prevista una protezione per ogni generatore. Il complesso da noi proposto sarà inserito sul quadro centro stella; il collegamento a terra del trasformatore di messa a terra dello statore passerà all interno del foro passante del trasduttore, già regolato per avere la sensibilità massima. Il foro di passaggio è di circa 18 mm. La tensione di alimentazione del complesso è di 110 Vcc, ma si possono avere a disposizione altre tensioni ausiliarie. L intervento della protezione 64DC è ritardabile ed esiste la possibilità di inibizione dall esterno Il dispositivo mette a disposizione dellùtente dei contatti puliti per il circuito di blocco e per la segnalazione.

Tale schema permette inoltre di realizzare sensibilità più spinte e di essere largamente indipendente dal valore della resistenza di guasto.

5 AC/DC DC P1 Toroide P s Supply +110V Supply 0V Ground IRF IRF Trip Trip Signalling Trip Signalling Trip blocking: 110Vdc blocking: 0Vdc Schema elettrico dispositivo 64DC L1 L2 L3 L1 L2 L3 T AV G START UP PROTECTION LEM II 64DC Schema inserzione dispositivo 64DC

..1s 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 Supply +110V Supply 0V Ground IRF IRF

6 Dimensioni di ingombro L x p x h: ca. 110 x 240 x 100 mm Peso 1.0 kg Caratteristiche principali Semplice installazione sul cavo di collegamento tra trasformatore di terra e massa Montaggio all interno del quadro di centro stella Il toroide del sensore (non apribile!) ha un diametro interno Φ=19 mm Soglia di intervento raccomandata tarata a 4 A primari Possibilità di regolare valori superiori Possibilità di raddoppiare sensibilità (due giri nel toroide) Possibilità di blocco dall esterno (morsetti 10 11, VDC) Temporizzazione addizionale (0.05 1s) Supervisione della alimentazione ausiliaria (IRF) Ampio campo di variazione della tensione ausiliaria Istruzioni per la messa in servizio Il valore di regolazione consigliato è normalmente molto al di sopra dei livelli di disturbo eventualmente presenti sullímpianto. Verificare il dispositivo lasciandolo attivo durante le prove di avviamento. L elemento di temporizzazione è normalmente escluso (t = 0.05 s) È possibile il blocco della protezione dall esterno qualora se ne veda la necessità Il test può essere realizzato a macchina ferma iniettando una corrente che si concateni con l elemento toroidale. Dati tecnici Alimentazione ausiliaria: Diametro del foro dell elemento toroidale: Contatto di uscita, potere di interruzione: Portata: Isolamento dispositivo 2 kv 50 Hz x 1 min V cc, V ca 19mm 0.3 A a 110 Vcc 0.1 A a 220 Vcc 5 A

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